- •1. Случайный эксперимент. Пространство элементарных событий. Случайные события и операции над ними.
- •Свойства операций над событиями
- •2. Классическое определение вероятности. Урновая схема. Пример.
- •3. Геометрическое определение вероятности. Пример.
- •4. Аксиоматическое определение вероятности. Вероятностное пространство. Свойства вероятности.
- •5. Условная вероятность и ее свойства. Правило и теорема умножения вероятностей.
- •6. Независимость событий. Свойства независимых событий. Независимость в совокупности.
- •7. Формулы полной вероятности и Байеса. Пример.
- •8. Схема независимых испытаний Бернулли. Наивероятнейшее число успехов.
- •9. Понятие случайной величины (св). Функция распределения св и ее свойства.
- •10. Дискретные св. Закон распределения дискретной св.
- •11. Важнейшие дискретные св.
- •12. Непрерывные св. Плотность вероятностей и ее свойства.
- •13. Важнейшие непрерывные св.
- •14. Математическое ожидание (мо) дискретных и непрерывных св.
- •15. Основная теорема о мо. Свойства мо.
- •16. Моменты высших порядков. Дисперсия и среднеквадратическое отклонение. Свойства дисперсии.
- •17. Числовые характеристики важнейших св.
- •18. Случайные векторы. Функция распределения случайного вектора и ее свойства.
- •19. Дискретные случайные векторы. Закон распределения дискретного случайного вектора.
- •20. Непрерывные случайные векторы. Плотность вероятностей случайного вектора и ее свойства.
- •21.Равномерное распределение в области на плоскости. Равномерные распределения в прямоугольнике и в круге.
- •22. Независимость случайных величин. Условия независимости. Независимость в совокупности.
- •23.Условные законы распределения. Условная плотность вероятностей и ее свойства. Условные числовые характеристики.
- •24.Числовые характеристики случайных векторов. Корреляционная матрица и ее свойства. Понятие о моментах случайных векторов.
- •25. Теоремы о числовых характеристиках.
- •26. Некоррелированные св. Связь между некоррелированностью и независимостью. Пример.
- •27. Коэффициент корреляции, его свойства и вероятностный смысл.
- •28. Многомерное нормальное распределение и его свойства.
- •29. Функции от св и их законы распределения. Функции случайных аргументов
- •Функции от случайных величин
- •Функции от случайных векторов
- •30. Закон распределения суммы св. Композиция (свертка) законов распределения. Пример.
- •31. Неравенство Чебышева. Виды сходимости последовательностей св и связь между ними.
- •Неравенство Чебышева
- •Виды сходимости последовательностей случайных величин и связь между ними
- •32. Закон больших чисел (збч) для последовательностей св. Теоремы Маркова и Чебышева.
- •33. Збч для последовательностей независимых одинаково распределенных св. Задача об измерениях. Теорема Бернулли и ее применение.
- •34. Характеристическая функция св и ее свойства.
- •Свойства характеристических функций
- •35.Характеристические функции важнейших св. Устойчивость нормального закона распределения.
- •Характеристические функции случайных векторов
- •36. Сходимость распределений (слабая сходимость) и ее связь со сходимостью по вероятности. Теорема непрерывности.
- •37.Центральная предельная теорема (цпт) для независимых одинаково распределенных св. Интегральная теорема Муавра-Лапласа.
- •38.Цпт для независимых разнораспределенных св: теоремы Линдеберга и Ляпунова. Смысл условия Линдеберга. Асимптотическая нормальность.
- •39. Теорема Хинчина. Понятие об усиленном збч.
- •40. Статистическая модель. Генеральная совокупность (гс), выборка, объем выборки. Простейшие способы представления статистических данных.
- •41. Эмпирическая функция распределения и ее свойства.
- •42. Гистограмма и полигон частот.
- •43.Выборочные (эмпирические) числовые характеристики. Выборочное среднее и выборочная дисперсия.
- •44.Точечные оценки неизвестных параметров распределений. Требования, предъявляемые к точечным оценкам.
- •Точечные оценки. Методы нахождения точечных оценок.
- •45. Свойства выборочного среднего и выборочной дисперсии как точечных оценок мо и дисперсии соответственно.
- •46. Метод моментов получения точечных оценок. Свойства оценок, найденных по методу моментов. Пример. Метод моментов.
- •47. Метод максимального правдоподобия. Свойства оценок максимального правдоподобия. Пример.
- •48. Интервальные оценки неизвестных параметров распределений. Доверительные интервалы (ди) для мо нормально распределенной гс (при известной и неизвестной дисперсии).
- •49. Ди для дисперсии нормально распределенной гс (при известном и неизвестном мо).
- •50. Асимптотические ди для мо и дисперсии произвольно распределенной гс.
- •51. Статистические гипотезы. Критерии согласия и их характеристики.
- •52. Критерий хи-квадрат Пирсона для проверки простой гипотезы о виде распределения.
- •53. Критерий хи-квадрат Пирсона для проверки сложной гипотезы о виде распределения.
14. Математическое ожидание (мо) дискретных и непрерывных св.
Математическое ожидание случайной величины
Пусть
- дискретная случайная величина,
определенная на вероятностном пространстве
,
с конечным множеством возможных значений
и
- вероятности, с которыми эти значения
принимаются, то есть задан закон
распределения дискретной случайной
величины:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение.
Математическим
ожиданием
дискретной случайной величины
,
принимающей значения
с вероятностями
,
называется величина
,
(2.7)
если
ряд в правой части абсолютно сходится:
.
Если
ряд в правой части абсолютно расходится,
то говорят, что математического ожидания
у дискретной случайной величины
не существует.
Замечание.
Естественно, что вопрос о сходимости
ряда встает только в случае, когда
множество возможных значений дискретной
случайной величины
бесконечно (но счетно). У дискретной
случайной величины, принимающей конечное
число значений, математическое ожидание
существует всегда.
Пусть
теперь
- непрерывная случайная величина,
определенная на вероятностном пространстве
и имеющая плотность вероятностей
.
Для определения ее математического
ожидания построим следующую дискретную
случайную величину
,
аппроксимирующую непрерывную случайную
величину
.
Для
некоторого
рассмотрим точки вида
на числовой прямой и положим
,
если
,
.
Случайная
величина
принимает значения
с вероятностями
,

(при
малом
).
При
любом

и при
дискретная случайная величина
все точнее аппроксимирует непрерывную
случайную величину
.

При
этом
,



если
ряд сходится абсолютно. Последняя сумма
является интегральной суммой для
интеграла
,
который и следует считать математическим
ожиданием непрерывной случайной величины
.
Определение.
Математическим
ожиданием
непрерывной случайной величины
с плотностью вероятностей
называется величина
,
(2.8)
если
интеграл в правой части абсолютно
сходится:
.
Если
интеграл в правой части абсолютно
расходится, то говорят, что математического
ожидания у непрерывной случайной
величины
не существует.
Замечание.
Формулы (2.7) и (2.8) для математического
ожидания дискретной и непрерывной
случайных величин можно объединить в
одну, записав математическое ожидание
в виде:
,
где
последний интеграл понимается в смысле
Римана-Стилтьеса по функции распределения

Еще более общим является представление математического ожидания в виде интеграла Лебега:

Механическая интерпретация математического ожидания.
Если закон распределения интерпретировать как распределение единичной массы вдоль оси абсцисс, то математическое ожидание – координата центра тяжести (центра масс).
Геометрическая интерпретация математического ожидания.
Математическое
ожидание – среднее значение случайной
величины, около которого группируются
другие ее значения (иногда вместо
математическое ожидание случайной
величины
говорят
среднее случайной величины
).
Геометрическая иллюстрация:

15. Основная теорема о мо. Свойства мо.
Теорема (основная теорема о математическом ожидании или теорема о замене переменных).
Пусть
- некоторая случайная величина, закон
распределения которой известен, случайная
величина
является функцией от случайной величины
.
1.
Если случайная величина
является дискретной, принимающей
значения
с вероятностями
,
,
и при этом ряд
абсолютно сходится (
),
то у случайной величины
существует математическое ожидание и
.
2.
Если случайная величина
является непрерывной с плотностью
вероятностей
и интеграл
абсолютно сходится (
),
то у случайной величины
существует математическое ожидание и
.
(без доказательства).
Смысл
основной теоремы о математическом
ожидании:
Для нахождения математического ожидания
случайной величины
,
являющейся функцией от случайной
величины
,
не требуется знать закон распределения
случайной величины
,
достаточно лишь знать закон распределения
случайной величины
.
Свойства математического ожидания
Во всех рассматриваемых ниже свойствах предполагается, что у случайных величин математические ожидания существуют.
М0). Математическое ожидание любой случайной величины есть число!
М1).
Математическое ожидание постоянной
равно этой постоянной:
.
М2).
Постоянная величина выносится за знак
математического ожидания:
.
М3).
Математическое ожидание суммы любых
случайных величин
и
равно сумме их математических ожиданий:
.
Замечание. Свойства М1), М2) и М3) называются свойствами линейности математического ожидания и следуют из свойств линейности рядов и интегралов в соответствии с формулами (2.7) и (2.8).
Следующие
два свойства математического ожидания
связаны с понятием
«Р-почти наверное»
(Р-п.н.). Говорят, что некоторое свойство
выполнено Р-п.н., если существует множество
с
такое, что это свойство выполнено для
каждого
.
Вместо Р-п.н. говорят также «Р-почти
всюду» (Р-п.в.) или просто «почти наверное»
(п.н.), «почти всюду» (п.в.). Используют
также термин: свойство выполнено с
вероятностью 1.
М4).
Если
п.н. (то есть
),
то
.
Если
п.н. и при этом
,
то
п.н. (то есть
).
▲ Доказательство
свойства для дискретных случайных
величин очевидно. Для непрерывных
случайных величин доказательство
следует из того, что плотность вероятностей
при
■.
М5).
Если
п.н., то
.
Если
п.н. и при этом
,
то
п.н..
▲ Для
доказательства достаточно применить
свойство М4) к случайной величине
п.н. ■.
М6).

▲ Поскольку
для любого
,
то в силу свойства М5)
,
то есть
■.
Замечание. Свойство М6) справедливо и в более общем виде:
Для
любой выпуклой вниз функции
справедливо неравенство:
(неравенство
Йенсена).










